双馈风电机组参与微网调频的控制策略研究

【摘要】：在我国能源结构调整的大背景下,风电发展迅速。微网的出现解决了分散小规模风电的并网难题,使风电利用率得到极大提升。随着微网中风电渗透率的增大,微网频率波动进一步加剧,这种问题在微网孤岛运行模式下更加严重,单靠增加储能元件来提升系统稳定性的做法会导致微网运行成本大大增加。本文对双馈风电机组参与微网调频进行研究,力图提升微网中双馈风电机组的调频能力,增强微网频率稳定性,同时控制微网运行成本。首先,本文在分析双馈风电机组基本运行控制原理的基础上,对双馈风电机组调频控制策略进行了研究,重点分析各种调频控制策略的原理及风电机组所能具备的调频能力,并进行了对比与总结。其次,研究双馈风电机组参与微网调频过程中出现的微网频率二次跌落问题。根据风电机组输出有功功率的幅值变化情况,将双馈风电机组调频过程分为风电机组调频阶段和风电机组恢复阶段,分析双馈风电机组综合惯性控制调频动态运行过程。以此为基础,提出微网频率二次跌落控制策略。通过控制风电机组恢复阶段的功率跌落尖峰后移,有效抑制了系统频率二次跌落,兼顾了微网频率稳定性和双馈风电机组转子转速恢复速度,提升了双馈风电机组的调频能力。然后,对双馈风电机组全风速范围内的运行控制进行了分析。对比微网与大电网的频率特性差异,结合不同调频控制策略特点和适用条件,提出了双馈风电机组全风速范围内的分段调频控制策略:中风速区采用转子超速控制调频,额定风速区采用综合惯性控制调频,高风速区采用短时过载变桨距控制调频。详细划分了各个风速区间并分析了不同区间调频控制策略的选择依据。最后,研究了风速波动对双馈风电机组调频切换控制的影响。采用模糊逻辑控制,选取风速、转子转速、功率、桨距角作为参考变量,生成双馈风电机组调频动作允许信号。在各区间分段点处,解决了由于风速频繁波动所引起的双馈风电机组调频控制策略选择切换不合理问题,完成了双馈风电机组参与微网调频的控制策略设计。本文的研究能够使微网中双馈风电机组全风速范围内的调频能力获得增强,在确保双馈风电机组安全运行的基础上,充分发挥不同调频控制策略的优势,提升了微网频率稳定性。 【关键词】：微网 频率调节 分段控制 模糊控制 双馈风电机组
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM315
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义9-10
• 1.2 国内外研究发展现状10-15
• 1.2.1 风力发电技术研究发展现状10-11
• 1.2.2 微网研究发展现状11-13
• 1.2.3 双馈风电机组参与系统调频研究现状13-15
• 1.3 本文的主要研究内容15-17
• 第2章 双馈风电机组调频控制策略研究17-30
• 2.1 引言17
• 2.2 风力机运行特性分析17-18
• 2.3 双馈风电机组调频控制策略研究18-23
• 2.3.1 保留功率备用的调频控制策略18-20
• 2.3.2 不保留功率备用的调频控制策略20-23
• 2.4 双馈风电机组调频控制策略仿真分析23-28
• 2.4.1 系统仿真模型搭建23-25
• 2.4.2 保留功率备用的调频控制策略仿真分析25-26
• 2.4.3 不保留功率备用的调频控制策略仿真分析26-28
• 2.5 双馈风电机组调频控制策略对比总结28-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第3章 双馈风电机组参与微网调频过程频率二次跌落问题研究30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 微网频率二次跌落问题研究30-35
• 3.2.1 微网频率二次跌落仿真分析30-31
• 3.2.2 双馈风电机组调频动态运行过程分析31-33
• 3.2.3 微网频率二次跌落控制33-35
• 3.3 微网频率二次跌落控制策略研究35-38
• 3.3.1 双馈风电机组调频控制策略改进35-37
• 3.3.2 改进后的双馈风电机组调频动态运行过程分析37-38
• 3.4 微网频率二次跌落控制策略仿真分析38-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 双馈风电机组全风速分段调频控制策略研究43-55
• 4.1 引言43
• 4.2 双馈风电机组全风速运行控制分析43-46
• 4.2.1 双馈风电机组全风速运行控制目标43-44
• 4.2.2 双馈风电机组全风速运行控制区间44-46
• 4.3 双馈风电机组全风速分段调频控制策略46-51
• 4.3.1 微网频率特性分析46-48
• 4.3.2 双馈风电机组全风速调频控制策略研究48
• 4.3.3 双馈风电机组全风速调频控制区间划分48-51
• 4.4 双馈风电机组全风速分段调频控制策略仿真分析51-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 风速波动时双馈风电机组调频切换控制研究55-66
• 5.1 引言55
• 5.2 风速波动对双馈风电机组调频切换的影响55-58
• 5.2.1 风速模型建立55-57
• 5.2.2 双馈风电机组调频切换控制效果分析57-58
• 5.3 双馈风电机组调频模糊切换控制策略研究58-65
• 5.3.1 模糊控制器设计流程58-60
• 5.3.2 双馈风电机组调频模糊切换控制策略研究60-62
• 5.3.3 双馈风电机组调频模糊切换控制策略仿真分析62-65
• 5.4 本章小结65-66
• 结论66-68
• 参考文献68-72
• 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果72-74
• 致谢74

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